CN102748140A - 可变气门装置的控制器及内燃机的可变气门装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可变气门装置的控制器及内燃机的可变气门装置，其能够兼顾内燃机启动性和废气排放性能。在步骤1中，预先保持在默认正时(EO1、EC1)，在步骤3中判断为燃烧自行启动的情况下，通过燃烧本身进行初次曲轴旋转，使曲轴转速迅速升高。在步骤4中，检测第一燃烧气缸，并且检测曲柄总旋转角度(θ)，在步骤5中，若判断为曲柄总旋转角度(θ)处于90°附近的规定范围(θ1)内，则在步骤6中，输出控制在EC1/EO1(工作角D1)的信号，并且向#2气缸内喷射燃料和点火。在该#2气缸中，能够通过排气门开启时期延迟控制使曲轴的转速上升，因气门重叠(O/L)小而能够获得催化剂的初始温度上升促进效果。

Description

可变气门装置的控制器及内燃机的可变气门装置
技术领域
本发明涉及能够实现内燃机启动性的提高等的可变气门装置的控制器及内燃机的可变气门装置。
背景技术
作为这种内燃机的可变气门装置，公知以下的专利文献1记载的可变气门装置。
对其进行简要说明，该可变气门装置在多缸内燃机中，在自动启动时的初次燃烧气缸中，使最初的燃烧后到来的最初的排气门的开启时期延迟。其结果是，将膨胀行程中的初次燃烧的燃烧压力作为动力，并效率良好地提供给曲轴，从而能够使内燃机迅速地启动。
【专利文献1】日本特开2005-337110号公报
但是，关于上述以往的可变气门装置，在初次燃烧气缸的排气门开启后的后续气缸中，由于排气门的开启时期被控制在通常的提前角侧，所以气门重叠期间缩小或成为零。因此，随之产生废气排放性能恶化的不良情况。
发明内容
本发明是鉴于上述以往的可变气门装置的技术课题而研发的，其目的是提供一种能够兼顾内燃机启动性和废气排放性能的可变气门装置的控制器和内燃机的可变气门装置。
技术方案1记载的可变气门装置的控制器，对具有多个气缸的内燃机所使用的可变气门装置进行控制，其特征在于，在所述内燃机启动时，所述控制器以使最初进行燃烧的第一气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门开启时期接近活塞下止点的方式进行控制，并且，所述控制器以使所述第一气缸之后进行燃烧的规定气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间比所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间大的方式进行控制。
技术方案2记载的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述控制器以使所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门关闭时期接近活塞上止点的方式进行控制。
技术方案3记载的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间为零或为负。
技术方案4记载的可变气门装置的控制器，其特征在于，紧接着所述第一气缸之后进行燃烧的第二气缸的、燃烧后到来的最初的排气门开启时期与所述第一气缸同样地接近活塞下止点。
技术方案5记载的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述控制器以使所述第二气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间比所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间大的方式进行控制。
技术方案6记载的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述第二气缸的、燃烧后到来的最初的排气门工作角比所述第一气缸的排气门工作角大。
技术方案7记载的可变气门装置的控制器，对具有多个气缸的内燃机所使用的可变气门装置进行控制，其特征在于，所述控制器以使最初进行燃烧的第一气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门的开启时期延迟的方式进行控制，并且，所述控制器以使所述第一气缸之后进行燃烧的规定气缸的、最初的燃烧后的废气返回进气侧的方式进行控制。
技术方案8记载的内燃机的可变气门装置，使具有多个气缸的内燃机的气门特性可变，所述内燃机的可变气门装置的特征在于，在所述内燃机启动时，最初进行燃烧的第一气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门的开启时期接近活塞下止点，并且，所述第一气缸之后进行燃烧的规定气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间比所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间大。
根据本发明，对不进行充分的压缩就难以得到燃烧压力的所述第一气缸的排气门的开启时期进行迟闭角控制，使其处于活塞的下止点附近，由此，将所述燃烧压力作为动力效率良好地取出到曲轴以使曲轴转速迅速升高，并且在后期燃烧中，使该燃烧后最初到来的气门重叠期间变大，从而能够提高废气排放性能。
附图说明
图1是表示本发明的可变气门装置所适用的内燃机的简略图。
图2是表示本发明第一实施方式的可变气门装置的主要部分立体图。
图3(A)及图3(B)是可变气门装置即排气VEL的小升程控制时的工作说明图。
图4(A)及图4(B)是该排气VEL的最大升程控制时的工作说明图。
图5将本实施方式的驱动机构局部剖开表示，图5(A)表示被保持在最小升程位置的状态，图5(B)是被控制在最大升程位置的工作说明图。
图6是本实施方式的排气门的气门升程量和工作角的特性图。
图7是剖开第二实施方式的排气VTC的主要部分而表示的工作说明图，图7(A)是表示最大迟闭角控制状态的沿图8的A-A线的剖视图，图7(B)是表示最大提前角控制状态的沿图8的A-A线的剖视图。
图8是该排气VTC的纵剖视图。
图9是表示第一实施方式的排气VEL的排气门的开闭时期的特性图。
图10是表示第一实施方式的排气VEL的各气缸的时序控制说明图。
图11是汇总表示第一实施方式的技术效果的表。
图12是第一实施方式的控制器的控制流程图。
图13是表示第二实施方式的排气VTC和进气VTC的排气门和进气门各自的开闭时期的特性图。
图14是第二实施方式的排气VTC和进气VTC的各气缸的时序控制说明图。
图15是第二实施方式的控制器的控制流程图。
附图标记说明
1 排气VEL
2 排气VTC
3 进气VTC
4 进气门
5 排气门
6 驱动轴
20 电动机
22 控制器
30 螺旋弹簧
31、60 正时链轮
32 叶轮部件
41 提前角侧液压室
42 迟闭角侧液压室
55、56 螺旋弹簧
59 进气凸轮轴
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的内燃机的可变气门装置及该可变气门装置的控制器的各实施例。
〔第一实施方式〕
在该实施方式中，适用于火花点火式汽油规格的所谓四冲程四气缸内燃机，适用于不根据本身意愿地进行内燃机的停止、启动的怠速熄火车辆(アイドリングストツプ車)。
如图1所示，该内燃机在气缸体01和气缸盖02之间借助活塞03形成燃烧室04，并且在所述气缸盖02的大致中央位置设置有火花塞05。
所述活塞03通过一端部与未图示的活塞销连结的连杆06与曲轴07连结，该曲轴07用于由驱动电机09通过小齿轮机构08进行冷机时的通常启动或怠速熄火后的自动启动。此外，通过后述的曲柄角度传感器010检测所述曲轴07的曲柄角度及转速。
在所述气缸体01上安装有用于检测水套内的水温的水温传感器011，并且在气缸盖02上设置有向燃烧室04内喷射燃料的燃料喷射阀012。
而且，对于各气缸而言，以自由滑动的方式设置有用于对形成在气缸盖02内部的进气口013和排气口014进行开闭的各两个进气门4、4及排气门5、5，并且在所述进气门4侧和排气门5侧设置有可变气门装置。
如图2～图4所示，所述可变气门装置具有：第一可变机构即排气VEL1，其控制内燃机的两排气门5、5的气门升程及工作角(开启期间)；第二可变机构即排气VTC2，其控制排气门5、5的开闭时期(气门正时)；进气VTC3，其控制进气门4的开闭时期。另外，所述排气VEL1、排气VTC2及进气VTC3利用后述的控制器22根据内燃机运转状态控制各自的工作。
在该第一实施方式中，仅使用所述排气VEL1，排气VTC2和进气VTC3在第一实施方式中没有使用，仅在第二实施方式中使用，但为便于说明，在该图2中也相应地进行了记载。
〔第一实施方式的可变气门装置〕
由于所述排气VEL1是与本申请人在先申请的例如日本特开2003-172112号公报(适用于进气门侧)等中记载的发明相同的结构，所以基于图2及图3简单地进行说明，所述排气VEL1具有：中空状的驱动轴6，其能够自由旋转地被气缸盖02上部所具有的轴承27支承；旋转凸轮7，其通过压入等被固定设置在该驱动轴6的外周面；两个摇动凸轮9、9，其能够自由摇动地支承在驱动轴6的外周面，并与配置在各排气门5、5上端部的各气门挺杆8、8的上表面滑动接触以使各排气门5、5开启；传递机构，其被设置在旋转凸轮7和摇动凸轮9、9之间，并将旋转凸轮7的旋转力转换成摇动运动而作为摇动力向摇动凸轮9、9传递。
所述驱动轴6通过设置在一端部的正时链轮31从所述曲轴07通过未图示的正时链条传递旋转力，其旋转方向被设定成图2中的顺时针方向(箭头方向)。此外，在该第一实施方式中，所述驱动轴6和正时链轮31的相位不变。即，不使用安装了排气VTC2的结构，不进行相位变换。
所述旋转凸轮7呈大致环状，并通过形成在内部轴向上的驱动轴通孔贯穿地固定在驱动轴6上，并且凸轮主体的轴心Y从驱动轴6的轴心X向径向偏移规定量。
所述两摇动凸轮9一体地设置在圆筒状的凸轮轴10的两端部，并且该凸轮轴10经由内周面能够自由旋转地支承在驱动轴6上。另外，在下表面形成由圆基面、坡面及升程面构成的凸轮面9a，该圆基面、坡面及升程面根据摇动凸轮9的摇动位置与各气门挺杆8的上表面的规定位置抵接。
所述传递机构具有：被配置在驱动轴6上方的摇臂11；连接该摇臂11的一端部11a和旋转凸轮7的连接臂12；连接摇臂11的另一端部11b和摇动凸轮9的连接杆13。
所述摇臂11构成为，中央所具有的筒状基部借助支承孔能够自由旋转地支承在后述的控制凸轮上，一端部11a通过销14能够自由旋转地与连接臂12连结，而另一端部11b通过销15能够自由旋转地与连接杆13的一端部13a连结。
所述连接臂12的圆环状基端部12a的中央位置所具有的嵌合孔中以能够自由旋转的方式嵌合有所述旋转凸轮7的凸轮主体，从基端部12a突出的突出端12b通过所述销14与摇臂一端部11a连结。
所述连接杆13的另一端部13b通过销16能够自由旋转地与摇动凸轮9的凸轮突出部连结。
另外，在驱动轴6的上方位置，通过相同的轴承部件能够自由旋转地支承有控制轴17，并且在该控制轴17的外周固定有控制凸轮18，其能够自由滑动地嵌入所述摇臂11的支承孔中并成为摇臂11的摇动支点。
所述控制轴17与驱动轴6并列地配置在内燃机前后方向上，并且被驱动机构19旋转控制。另一方面，所述控制凸轮18呈圆筒状，轴心P2位置从控制轴17的轴心Pl偏离规定量。
如图5(A)、(B)所示，所述驱动机构19由以下部件构成：固定在外壳19a的一端部的电动机20；设置在外壳19a的内部且将电动机20的旋转驱动力向所述控制轴17传递的滚珠丝杠传动构件21。
所述电动机20由比例型的DC电机构成，根据来自用于检测内燃机运转状态的控制机构即控制器22的控制信号进行驱动。
所述滚珠丝杠传动构件21主要由以下部件构成：与电动机20的驱动轴20a配置在大致同轴上的滚珠丝杠轴23；与该滚珠丝杠轴23的外周拧合的移动部件即滚珠螺母24；沿径向与所述控制轴17的一端部连结的连结臂25；连接该连结臂25和所述滚珠螺母24的连接部件26。
在所述滚珠丝杠轴23的除了两端部以外的整个外周面，以螺旋状连续地形成有规定宽度的滚珠循环槽23a，并且所述滚珠丝杠轴23的一端部通过电机驱动轴与电动机20连结，并被电动机20旋转驱动。
所述滚珠螺母24形成为大致圆筒状，在其内周面上以螺旋状连续地形成有导向槽24a，该导向槽24a与所述滚珠循环槽23a一起以能够自由转动的方式保持多个滚珠，并且通过各滚珠将滚珠丝杠轴23的旋转运动转换成滚珠螺母24的直线运动的同时，提供轴向的移动力。另外，该滚珠螺母24利用施力部件即螺旋弹簧30的弹力向电动机20侧(最小升程侧)被施力。因此，在内燃机停止时，所述滚珠螺母24利用所述螺旋弹簧30的弹力沿滚珠丝杠轴23的轴向朝最小升程侧移动。
所述控制器22被装入内燃机控制单元(ECU)的内部，根据当前的内燃机转速N(rpm)、来自检测曲柄角度的所述曲柄角度传感器010的检测信号、来自油门开度传感器、车速传感器、齿轮位置传感器、所述水温传感器011等的各种信息信号来检测当前的内燃机运转状态。另外，输入来自检测驱动轴6的旋转角度的驱动轴角度传感器28的检测信号、来自检测所述控制轴17的旋转位置的电位器29的检测信号，来检测驱动轴6相对于曲柄角度的相对旋转角度、各排气门5、5的气门升程量和工作角。
以下，对所述排气VEL1的基本工作进行说明，在规定的运转区域中，通过利用来自所述控制器22的控制电流向一方向进行旋转驱动的电动机20的转矩，使滚珠丝杠轴23向一方向旋转时，滚珠螺母24如图5(A)所示地利用螺旋弹簧30的弹力被辅助的同时，向最大的一方向(接近电动机20的方向)以直线状移动，由此，控制轴17借助连接部件26和连结臂25向一方向旋转。
因此，如图3(A)、(B)(前方视图)所示，控制凸轮18的轴心围绕控制轴17的轴心以相同半径旋转，厚壁部从驱动轴6向上方分离地移动。由此，摇臂11的另一端部11b和连接杆13的枢轴支承点相对于驱动轴6向上方移动，因此，各摇动凸轮9通过连接杆13强制地拉起凸轮突出部侧，整体向图3所示的顺时针方向转动。
因此，旋转凸轮7旋转并通过连接臂12推起摇臂11的一端部11a时，其升程量通过连接杆13被传递到摇动凸轮9及气门挺杆16，由此，排气门5、5的气门升程量如图6的气门升程曲线所示地成为小升程(L1)，其工作角D1(曲柄角度下的开启时期)变小。所述工作角表示从所述排气门5的升程的开启时期到关闭时期。
在其他运转状态下，根据来自控制器22的控制信号，电动机20向另一方向旋转，该转矩被传递到滚珠丝杠轴23而使该滚珠丝杠轴旋转时，随着该旋转，滚珠螺母24抵抗螺旋弹簧30的弹力向相反方向即图5(A)中的右方直线移动规定量。由此，控制轴17向图3中的顺时针方向被驱动而旋转规定量。
因此，控制凸轮18的轴心被保持在距控制轴17的轴心P1规定量的下方的旋转角度位置，其厚壁部向下方移动。因此，摇臂11的整体从图3的位置向逆时针方向移动，由此，各摇动凸轮9通过连接杆13强制地压下凸轮突出部侧，整体向逆时针方向稍微转动。
因此，所述旋转凸轮7旋转并通过连接臂12推起摇臂11的一端部11a时，其升程量通过连接杆13被传递到各摇动凸轮9及气门挺杆8，排气门5、5的升程量如图6所示地成为中升程(L2)或大升程(L3)，工作角也如D2、D3那样变大。
另外，在例如转移到高转速高负荷区域的情况等情况下，根据来自控制器22的控制信号，电动机20进一步向另一方向旋转而使滚珠螺母24如图5(B)所示地向最大右方移动。由此，控制轴17使控制凸轮18进一步向图3中的顺时针方向旋转，而使轴心P2进一步向下方转动。因此，摇臂11如图4(A)、(B)所示地整体进一步向靠近驱动轴6的方向移动，而另一端部11b通过连接杆13向下方推压摇动凸轮9的凸轮突出部，使该摇动凸轮9整体进一步向逆时针方向转动规定量。
因此，旋转凸轮7旋转而通过连接臂12推起摇臂11的一端部11a时，其升程量通过连接杆13被传递到摇动凸轮9及气门挺杆8，其气门升程量如图6所示地从L2、L3向L4连续地变大。其结果是，能够提高高转速区域中的排气效率，从而能够提高输出。
即，排气门5、5的升程量根据内燃机的运转状态从中升程L2、大升程L3连续变化到最大升程L4，因此，各排气门5、5的工作角也从小升程D1连续变化到大升程D4。
另外，在内燃机停止时，如前所述，滚珠螺母24利用螺旋弹簧30的弹力向电动机20侧被施力而自动地移动，因此能够稳定地保持在小工作角D1及小升程L1位置(默认位置)。
〔第二实施方式的可变气门装置〕
第二实施方式的所述排气VTC2是所谓的叶轮式结构，如图7(A)、(B)及图8所示，具有：所述正时链轮31，其被内燃机的曲轴07旋转驱动，并将该旋转驱动力传递到所述驱动轴6；叶轮部件32，其被固定在所述驱动轴6的端部并能够自由旋转地被收纳在正时链轮31内；液压回路，其通过液压使该叶轮部件32正向反向旋转。
所述正时链轮31由能够自由旋转地收纳所述叶轮部件32的壳体34、封闭该壳体34的前端开口的圆板状的前盖35、和封闭壳体34的后端开口的大致圆板状的后盖36构成，这些壳体34、前盖35和后盖36通过四根小径螺栓37从驱动轴6的轴向被一体地紧固固定。
所述壳体34呈前后两端开口形成的圆筒状，在内周面的周向的约90°位置朝向内侧突出设置有四个隔壁即突出块34a。
各突出块34a的横截面呈大致梯形，在大致中央位置沿轴向贯穿地形成有供所述各螺栓37的轴部穿插的四个螺栓通孔34b，并且在各内端面沿轴向开设切口而形成的保持槽内，嵌合保持有コ形的密封部件38和将该密封部件38向内侧推压的未图示的板簧。
所述前盖35形成为圆盘板状，中央开设有孔径较大的支承孔35a，并且在外周部，在与所述各突出块34a的各螺栓通孔34b相对应的位置开设有未图示的四个螺栓孔。
在所述后盖36的后端侧一体地设置有与所述正时链条啮合的齿轮部36a，并且在大致中央沿轴向贯穿地形成有孔径大的轴承孔36b。
所述叶轮部件32具有：中央具有螺栓通孔的圆环状的叶轮转子32a；在该叶轮转子32a的外周面的周向的大致90°位置一体地设置的四个叶轮32b。
所述叶轮转子32a的前端侧的小径筒部能够自由旋转地支承在所述前盖35的支承孔35a中，而后端侧的小径圆筒部能够自由旋转地支承在所述后盖36的轴承孔36b中。
另外，叶轮部件32通过从轴向穿插在所述叶轮转子32a的螺栓通孔中的固定螺栓57从轴向被固定在驱动轴6的前端部。
所述各叶轮32b中的三个形成为较细长的长方体形状，另外一个形成为宽度大的梯形，所述三个叶轮32b设定成各自的宽度大致相同，而另一个叶轮32b的宽度设定成比所述三个叶轮32b的宽度大，使叶轮部件32整体取得重量平衡。
另外，各叶轮32b被配置在各突出块34a之间，并且在各叶轮32b外表面的沿轴向形成的细长保持槽内，分别嵌合保持有与所述壳体34的内周面滑动接触的コ形的密封部件40及将该密封部件40向壳体34的内周面方向推压的板簧。另外，在各叶轮32b的与所述驱动轴6的旋转方向相反的一侧的各自的一侧面上，分别形成有大致圆形的两个凹槽32c。
另外，在各叶轮32b的两侧和各突出块34a的两侧面之间，分别分隔出各四个提前角侧液压室41和迟闭角侧液压室42。
如图8所示，所述液压回路具有相对于所述各提前角侧液压室41进行工作油的液压给排的第一液压通路43和相对于所述各迟闭角侧液压室42进行工作油的液压给排的第二液压通路44这两个系统的液压通路。供给通路45和排泄通路46分别通过通路切换用的电磁切换阀47与上述两个液压通路43、44连接。在所述供给通路45中，设置有用于压送油盘48内的油的单向的油泵49，而排泄通路46的下游端与油盘48连通。
所述第一、第二液压通路43、44形成在圆柱状的通路构成部39的内部，该通路构成部39的一端部从所述叶轮转子32a的小径筒部穿插配置在内部的支承孔32d内，而另一端部与所述电磁切换阀47连接。
另外，在所述通路构成部39的一端部的外周面和支承孔14d的内周面之间，嵌合固定有将各液压通路43、44的一端侧之间分隔并密封的三个环状密封部件27。
所述第一液压通路43具有：在所述支承孔32d的靠驱动轴6侧的端部形成的油室43a；在叶轮转子32a的内部呈大致放射状形成并连通油室43a和各提前角侧液压室41的四条分支路径43b。
另一方面，第二液压通路44具有：环状室44a，其终止在通路构成部39的一端部内，并形成在该一端部的外周面；第二油路44b，其在叶轮转子32的内部以大致L形弯折形成，并连通所述环状室44a和各迟闭角侧液压室42。
所述电磁切换阀47是四口三位型，内部的阀体对各液压通路43、44以及供给通路45和排泄通路46相对地进行切换控制，并且根据来自所述控制器22的控制信号进行切换工作。
该排气VTC2的电磁切换阀47构成为，在控制电流不作用的情况下，供给通路45连通到与迟闭角侧液压室42连通的第二液压通路44，排泄通路46连通到与提前角侧液压室41连通的所述第一液压通路43。另外，通过电磁切换阀47内的螺旋弹簧机械性地处于上述位置。
该控制器22与排气VEL1共通，并检测内燃机运转状态，并且根据来自曲柄角度传感器27及驱动轴角度传感器28的信号检测正时链轮31和驱动轴6的相对旋转位置。
另外，在所述叶轮部件32和壳体34之间，设置有对叶轮部件32相对于该壳体34的旋转进行限制以及解除限制的限制构件即锁定机构。该锁定机构具有：被设置在所述宽度大的一个叶轮32b和后盖36之间且沿所述叶轮32b的内部的驱动轴6的轴向形成的滑动用孔50；能够自由滑动地设置在该滑动用孔50内部的有盖圆筒状的锁定销51；卡合孔52a，其设置在固定于所述后盖36所具有的固定孔内的横截面为杯状的卡合孔构成部52，并供所述锁定销51的圆锥状前端部51a卡合或脱离；弹簧部件54，其被固定于所述滑动用孔50底面侧的弹簧保持件53保持，并对锁定销51朝向卡合孔52a方向施力。
另外，通过未图示的油孔向所述卡合孔52a直接供给所述迟闭角侧液压室42内的液压或油泵49的液压。
而且，所述锁定销51在所述叶轮部件32旋转到最大迟闭角侧的位置，其前端部51a利用所述弹簧部件54的弹力与卡合孔52a卡合并锁定正时链轮31和驱动轴6的相对旋转。另外，利用从所述迟闭角侧液压室42向卡合孔52a内供给的液压或油泵49的液压，使锁定销51后退移动而解除与卡合孔52a的卡合。
另外，在所述各叶轮32b的一侧面和与该一侧面相对的各突出块34a的相对面之间，配置有将叶轮部件32向迟闭角侧旋转施力的施力部件即一对螺旋弹簧55、56。
各螺旋弹簧55、56具有在最大压缩变形时也相互不接触的轴间距离且并列设置，并且各一端部通过嵌合在叶轮32b的凹槽32c内的未图示的薄板状保持件连结。
以下，对排气VTC2的基本动作进行说明，首先，在内燃机停止时，停止从控制器22向电磁切换阀47输出控制电流，阀体利用螺旋弹簧55、56的弹力机械性地处于图7(A)所示的默认位置，供给通路45和迟闭角侧的第二液压通路44被连通，并且排泄通路46和第一液压通路43被连通。另外，在所述内燃机停止的状态下，油泵49的液压不作用，供给液压也成为零。
因此，如图7(A)所示，叶轮部件32利用所述各螺旋弹簧55、56的弹力被施力而向最大迟闭角侧旋转，并与一个宽度宽的叶轮32b的一端面所面对的一个突出块34a的一侧面抵接，与此同时，所述锁定机构的锁定销51的前端部51a卡入卡合孔52a内，从而将叶轮部件32稳定地保持在所述最大迟闭角位置。即，处于排气VTC2机械性地稳定在最大迟闭角位置的默认位置。
在此，默认位置是指在非工作时即未发出控制信号的情况下，机械性地自动稳定的位置。
然后，在内燃机启动时，即接通点火开关，通过驱动电机09等转动曲轴时，从控制器22向电磁切换阀47输出控制信号。但是，在该曲轴刚开始转动后的时刻，由于油泵49的排出液压还没有充分上升，因此叶轮部件32利用锁定机构和各螺旋弹簧55、56的弹力被保持在最大迟闭角侧。
此时，根据从控制器22输出的控制信号，电磁切换阀47使供给通路45和第二液压通路44连通，并且使排泄通路46和第一液压通路43连通。而且，曲轴转动继续进行，随着从油泵49被压送的工作油的液压上升，通过第二液压通路44向迟闭角侧液压室42供给，而在提前角侧液压室41，与内燃机停止时同样地不向其供给液压，液压从排泄通路46向油盘48内敞开而维持低压状态。
在此，在曲轴转速上升而使液压进一步上升之后，能够通过电磁切换阀47进行自由的叶轮位置控制。即，随着迟闭角侧液压室42的液压上升，锁定机构的卡合孔52a内的液压也提高，锁定销51后退移动，前端部51a从卡合孔52a拔出，允许叶轮部件32相对于壳体34的相对旋转，因此能够进行自由的叶轮位置控制。
例如，根据来自控制器22的控制信号，电磁切换阀47工作，使供给通路45和第一液压通路43连通，并使排泄通路46和第二液压通路44连通。
因此，此次迟闭角侧液压室42内的液压通过第二液压通路44从排泄通路46返回油盘48内，该迟闭角侧液压室42内成为低压，而提前角侧液压室41内被供给液压而成为高压。
因此，叶轮部件32利用所述提前角侧液压室41内的高压化来抵抗各螺旋弹簧55、56的弹力而向图中顺时针方向旋转并向图7(B)所示的位置相对旋转，将驱动轴6相对于正时链轮31的相对旋转相位变换到提前角侧。另外，通过使电磁切换阀47的位置处于中立位置，能够保持在任意的相对旋转相位。
而且，根据启动后的内燃机运转状态，使所述相对旋转相位从最大迟闭角(图7(A))连续地变化到最大提前角(图7(B))。
以下，由于第二实施方式所使用的所述进气VTC3的基本结构与排气VTC2同样地是叶轮式，因此仅简单地进行说明。所述进气VTC3具有：正时链轮60，其配置在进气凸轮轴59的端部，并从曲轴07被传递旋转驱动力；未图示的叶轮部件，其能够自由旋转地被收纳在该正时链轮60的内部；液压回路，其通过液压使该叶轮部件正向反向旋转。此外，该进气VTC3在该第一实施方式中也不工作，仅作为固定的链轮起作用。
所述液压回路基本上与排气VTC2的液压回路的结构相同，前述的三位置(参照图8)也构成相同的结构。
电磁切换阀也与排气VTC2的电磁切换阀的结构相同，内部的阀体对各液压通路和供给通路及排泄通路相对地进行切换控制，并且根据来自同一控制器22的控制信号进行切换工作。
〔第一实施方式中的排气门的开闭时期控制〕
图9表示第一实施方式的各进气门4和各排气门5各自的开闭时期，在该实施方式中，由于所述进气VTC3不工作，所以进气门4的开启时期IO和关闭时期IC固定。
另一方面，在各排气门5侧，通过排气VEL1被控制在最小升程L1(最小工作角D1)的情况下，开启时期和关闭时期成为图示的EO1、EC1。同样地，在中间升程L2(中间工作角D2)中，成为EO2、EC2，在大升程L3(大工作角D3)中，成为EO3、EC3。
图9还示出了曲轴07的姿势。曲柄销和活塞销实际上如前所述地通过连杆连结(参照图1)，但在图9中，为了容易理解，使活塞销位置与曲柄销位置一致地简要表示。即便如此，也能够充分说明曲柄角度和活塞位置的关系。
图10中时序地表示本实施方式的四气缸内燃机的周期(行程)，在开始启动控制之前的内燃机停止状态下，在膨胀行程停止的气缸例如是#2气缸，时序地总结各气缸的周期工作、进气门4和排气门5的工作。横轴是以#2气缸的压缩上止点(TDC)为基准取得曲柄总旋转角度θ，纵轴是从上方开始根据点火顺序采用#2气缸-#1气缸-#3气缸-#4气缸的顺序。在此，#所示的序号是从前方对四气缸内燃机的各气缸计数的序号。也就是说，若从最前端的#1气缸计数点火顺序，则成为#1气缸-#3气缸-#4气缸-#2气缸这样的基本点火顺序。
在内燃机停止的状态下，前述的曲柄总旋转角度θ处于90°附近(纵向虚线)。
在图9中，若考察内燃机快要停止时的缸内压，则已经不进行燃料喷射或点火，仅在缸内进出空气，曲轴07缓慢地向图1中顺时针方向旋转的同时进行减速。#2气缸处于膨胀行程，但若超过θ90°向顺时针方向旋转，则通过直至处于压缩行程的#1气缸的压缩力升高的#1气缸的活塞03压下#1气缸的曲柄销，曲轴07开始向逆时针方向旋转。于是，此次#2气缸的压缩力增加而使曲轴07向顺时针方向旋转。通过交替地反复进行上述操作，回到θ90°附近。
返回图9的说明，在内燃机的停止状态下，虽然多少有些波动，但也会返回θ90°附近。而且，无论内燃机是否将停止，在各进气门4和各排气门5双方处于关闭状态的#2气缸和#1气缸中，大气压从活塞03外周的间隙侵入缸内，缸内压也处于大致大气压状态。
然后，若满足启动条件，则在膨胀行程的气缸(图9、图10中的#2气缸)中，进行燃料喷射，然后进行点火，通过燃烧压力本身使曲轴07旋转(燃烧自行启动(燃焼自力始動))。
但是，该初次燃烧压力降低，这是因为缸内的空气容量理论上只有每个气缸的排气量的大约一半左右，缸内压只是大气压左右。因此，通过该初次燃烧，不容易克服下一个气缸(#1气缸)的活塞03超过压缩上止点时的反作用力(压缩力)以使曲轴07旋转。
因此，如图9所示，将各排气门5的开启时期(EO1)延迟地控制在活塞下止点侧。即，通过延迟燃烧压力释放的时期，尽管是该力量不足的燃烧压力，也作为动力效率良好地作为驱动转矩取出到曲轴07(膨胀冲程增大)，能够尽快使曲轴07的转速提高，并且能够使下一个气缸(#1气缸)可靠地超过压缩上止点。
另一方面，由于之后的排气门5的关闭时期(EC1)是最小工作角D1，所以提前到活塞上止点(TDC)附近。其结果是，与下一个进气门4的开启时期(IO)之间的气门重叠(O/L)期间变小或成为零或为负。
通过减小该气门重叠期间，能够得到以下的特殊效果。
即，由于初次燃烧的燃烧气体的量少，所以将该燃烧气体在刚燃烧之后的O/L期间向进气系统排出的排出量减少，极力地向排气系统流动，以便能够促进排气催化剂的初始加热。另外，由于该燃烧气体是在缸内压低(大气压)的状态下燃烧，所以存在不完全燃烧的余烬，其在排气催化剂内进行热反应。从这方面也能够促进排气催化剂的初始加热，由此，包含之后的行程在内也能够抑制废气排放性能的降低。
接着，若考察下一个膨胀(燃烧)行程的气缸(#1气缸)，则在内燃机停止的θ90°附近，#1气缸处于压缩行程，缸内如前所述地成为大致大气压。关于气缸的容积(量)，若通过#2气缸的初次燃烧使曲轴07旋转，则#1气缸随着活塞03的上升而使缸内压变高。而且，向缸内喷射燃料和点火(第二次燃烧)。
该第二次燃烧与第一次燃烧(初次燃烧)相比，压缩压力稍高(有效压缩比约为5，约5个大气压左右)，燃烧压力稍增大。
但是，如前所述，由于气缸内的空气量仅为与第一次燃烧相同程度的量，所以虽然燃烧压力比第一次燃烧高，但也处于不充分的状态。因此，刚燃烧之后的排气门5的开启时期如图10所示地维持EO1。由此，能够将不充分的燃烧压力作为动力而效率良好地作为驱动转矩取出到曲轴07，从而能够更迅速地使该曲轴07的转速提高。
而且，若曲柄总旋转角度θ达到超过360°的附近θ2(紧接着第二燃烧气缸的EO1之后)时，向排气VEL1发送切换到中等工作角D2(中升程L2)的信号。基于此，排气门5的关闭时期被延迟控制在EC2。因此，关于该第二燃烧气缸，在排气门5的开启时期为EO1的状态下，关闭时期成为EC2。
由于被延迟控制在该EC2，所以能够在其与下一个进气门4的开启时期IO之间产生中等程度的气门重叠O/L期间。由此，在排气行程的最后行程附近，使利用活塞推起而排出的高浓度的碳氢化合物HC不排出到排气系统而一定程度地返回进气系统，从而在下一次燃烧(第六次燃烧)使该高浓度HC再燃烧，由此能够抑制HC的排出量。
另一方面，因该中等程度的O/L期间，故向设置在排气管下游侧的催化剂侧流动的燃烧气体(废气)的绝对量稍降低，但带来初次燃烧的初始预热效果，另外，与前述的高浓度HC废气的排出减少相应地能够降低排放。另外，由于通过前述的中等程度的O/L期间，泵损失降低一定程度，所以油耗也能够尽可能地降低。在此，将所述O/L作为中等程度的期间，但通过使θ2的时期延迟并保持在EC1的状态，继续小期间的O/L，也能够使向催化剂流动的燃烧气体的绝对量增加并进一步提高初始温度上升效果。
以下，对第三燃烧气缸(#3气缸)进行说明。
在内燃机停止的θ90°附近，处于进气行程的中途。若曲轴07旋转而活塞03下降到下止点，则也存在转速低的情况，虽然是半冲程，但能够将较多的空气量从进气门4导入缸内。而且，能够从活塞下止点(BDC)向上止点(TDC)在全冲程中充分压缩。其结果是，能够成为比第一次燃烧和第二次燃烧高的缸内压，另外，相对于第一、第二燃烧气缸，随着转速上升带来的吸入空气量的增加，燃烧气体量也增加。
因此，由于驱动转矩也变高，所以能够使排气门5的开启时期EO2稍提前，在燃烧温度还较高的状态下，能够将大量的废气送向催化剂。由此，能够进一步加热催化剂以提高活性化，从而能够有效地净化通过第三次燃烧增加的废气量(排放量)。另外，通过提前排气门5的开启时期EO2，能够降低废气压出损失，能够降低油耗。
在此，排气门5的开启时期变化到EO2是因为在前述的θ2的阶段输出将排气VEL1向中间工作角D2切换的切换信号。而且，若θ成为θ3(紧接着第二燃烧气缸的EC2之后)，则输出进一步向大工作角D3变换的变换信号。由此，排气门5的开启时期为EO2，而关闭时期被延迟控制在EC3。
其结果是，第三次燃烧的O/L成为排气门关闭时期EC3和进气门开启时期IO之间的大期间。
因此，使在排气行程末期从第三次燃烧产生的大量废气排出的高浓度HC通过大O/L有效率地返回进气系统，并通过使其再次燃烧(第七次燃烧)，能够降低从内燃机向催化剂排出的废气中的HC量。
与上述情况及前述的排气门5开启时期EO2的提前角控制所带来的催化剂的活性化相应地能够充分减少废气排放。
另外，由于能够通过O/L的扩大化，大幅降低泵损失，所以在这方面也能够降低油耗。
以下，对第四燃烧气缸(#4气缸)进行说明。
在内燃机停止的θ90°附近，处于排气行程的中途。内燃机开始旋转时，活塞03朝向上止点上升，将处于缸内的空气通过排气门5排出到排气系统，然后，活塞03从上止点下降时，从进气门4吸入空气。在此，能够从活塞上止点附近在全冲程中最大限度地吸入空气。
因此，能够吸入第三燃烧气缸中的空气量以上的大量空气，另外，能够在全冲程中进行压缩，因此燃烧压力和废气量也分别进一步增加。
在此，虽然是排气门5的开闭时期，但这两者都在θ3之后，分别成为EO3、EC3。即，由于排气门5的开启时期成为EO3并充分提前，所以将温度高的废气大量地送入催化剂，通过加热实现催化剂的进一步活性化。另外，由于与第三燃烧气缸同样地，成为大O/L期间，所以在排气行程末期从第四次燃烧产生的大量废气排出的高浓度的HC，通过该大O/L期间有效率地返回进气系统并使其再燃烧(第八次燃烧)，由此能够降低从内燃机向催化剂排出的HC的排出量。与上述情况及前述的排气门5的关闭时期提前(EO3)产生的催化剂的活性化相应地能够充分降低排放。
此外，根据排气门5的开启时期的充分提前角控制(EO3)带来的排气压出损失充分降低以及O/L期间的扩大化带来的大幅的泵损失降低，能够得到油耗进一步降低的效果。
总结以上的本实施方式的技术效果，如图11的表所示。即，在燃烧为力量不足的第一次燃烧(第一气缸)时，使排气门5的开启时期EO1延迟，将燃烧压力有效地向曲轴07进行转矩变换而使曲轴07的转速升高变得迅速。
另外，减小O/L期间，使燃烧气体极力地向催化剂侧流动，虽然也存在未燃烧气体多的情况，但能够促进该催化剂的初始温度上升并提高催化剂的初始活性。
在燃烧为力量稍不足的第二次燃烧(第二气缸)时，与第一次燃烧同样地使排气门5的开启时期EO1延迟，将燃烧压力有效地转换成曲轴07的转矩，实现迅速使曲轴07的转速升高。另外，作为中等程度的O/L期间，使在排气行程的末期排出的高浓度的HC再吸入进气侧，从而能够抑制HC的排出量，而且能够使泵损失降低并降低油耗。或者，维持与第一次燃烧同样的小O/L而能够进一步加快催化剂温度上升。
在曲轴07的转速上升而燃烧气体增加的第三次燃烧(第三气缸)时，在对排气门5的开启时期EO2进行小提前角控制而燃烧气体的温度不降低的期间，向催化剂侧输送并进一步加热催化剂而使其进一步活性化。
另外，通过气门重叠O/L的期间的扩大化，使在排气行程的末期排出的高浓度HC再吸入进气侧，从而能够效率良好地抑制HC的排出量，而且，能够减少废气排放。另外，对排气门5的开启时期EO2进行小提前角控制，能够减少因废气增加导致的排气压出损失，并且泵损失也因气门重叠O/L期间的扩大而降低，从而能够降低油耗。
在曲轴07的转速进一步上升而燃烧气体也增加的第四次燃烧(第四气缸)时，对排气门5的开启时期EO3进行充分提前角控制，在燃烧气体的温度不降低的期间，向催化剂侧输送并进一步加热催化剂以促进活性化。
另外，通过O/L期间的扩大化，使在排气行程的末期排出的高浓度的HC再吸入进气侧，能够有效地抑制HC的排出量，从而能够有效率地减少废气排放。另外，使开启时期EO3充分提前，使因废气的增加而进一步增加的排气压出损失减少，泵损失也减少，通过扩大气门重叠O/L的期间来实现降低油耗的效果。
另外，在所述第三次燃烧中对EO2进行迟闭角控制，在第四次燃烧中对EO3进行迟闭角控制，从而在前述效果的基础上，还能够通过提前开启排气门5使燃烧气体释放来抑制在由燃烧启动引起的迅速启动的后行程中内燃机转速剧增(吹き上がる)的情况。
而且，第二次燃烧以后，使气门重叠O/L的期间从中等O/L开始扩大。由此，各燃烧气缸的下一次燃烧即第六次燃烧以后，由于吸入空气中的燃烧气体比率提高，所以能够抑制燃烧转矩的增加，同样地能够防止内燃机转速剧增。这样，能够得到燃烧启动迅速的转速上升，因此，作为弊端易产生的内燃机转速的剧增现象也能够通过如上所述的排气门5的开启时期EO的提前角控制及气门重叠O/L的扩大控制被抑制。
以上，曲轴07的转速上升迅速且能够实现废气排放的减少和低油耗的燃烧自行启动，还能够抑制转速剧增。
图12表示本实施方式的控制器22的启动控制的流程图。
在步骤1中，利用排气VEL1的所述螺旋弹簧30的弹力机械地将内燃机停止时的排气门5的开闭正时预先保持在默认正时EO1、EC1。通过传感器检测是否处于该默认正时。如果是在曲轴停止时也能够转换排气VEL1这样的大的电动机驱动，则不通过偏置弹簧也能够控制成默认正时。
在下一步骤2中，判断是否满足启动条件，若为否则直接返回，若为是则进入步骤3。
在该步骤3中，判断是否满足燃烧自行启动条件。该燃烧自行启动是指如前述的第一次燃烧那样，通过燃烧本身进行初次曲轴旋转。或者，也可以通过较弱的力驱动所述驱动电机09来辅助曲轴07的旋转。
无论如何，该燃烧自行启动相对于通常的驱动电机09进行的启动，不存在作用于小齿轮机构08的荷重，或者上述荷重减少，从而能够实现安静的曲轴转动，还能够迅速地提升曲轴转速。这些效果在频繁地反复进行内燃机停止、启动的怠速熄火车辆等中尤其显著。
相反，冷机时的最初的内燃机起动时等，燃烧不稳定，而且不要求必须迅速启动，因此与安静性和迅速性相比更重视启动可靠性，故选择通常的启动控制。
在所述步骤3中，例如，若内燃机温度T为规定温度以下(冷机时)，则判断为否，在步骤15中选择驱动电机09主体的通常的启动控制，若超过规定温度，则判断为是，选择燃烧自行启动并进入步骤4。
在该步骤4中，通过曲柄角度传感器等检测膨胀行程气缸即第一燃烧气缸。而且，检测以该气缸的压缩行程的活塞上止点(TDC)为基准的曲柄总旋转角度θ。
然后，在步骤5中，判断所述曲柄总旋转角度θ是否处于90°附近的规定范围θ1(例如60°～120°)内。若为否，判断为可靠性高的燃烧自行启动困难，进入步骤15并选择驱动电机09主体的通常启动。若为是，则在步骤6中开始具体的燃烧自行启动控制。
此外，在此，若预先加入基于驱动电机09等的曲轴停止位置控制，则能够精度良好地使所述曲柄总旋转角度θ在90°附近停止内燃机，因此在该情况下，也可以省略步骤5。
在此，排气VEL1预先将排气门5的开闭时期机械地保持在EC1、EO1，但曲轴07的旋转开始时，由于有可能因控制轴17的负荷变动等而错位，所以输出通过所述电动机20控制在EC1/EO1(工作角D1)的信号。而且，接着向第一燃烧气缸(#2气缸)的缸内喷射燃料和点火。由此，在第一燃烧气缸(#2气缸)中，能够通过前述的排气门开启时期迟闭角(EO1)使曲轴转速上升。
另外，在第一燃烧气缸(#2气缸)中，通过使气门重叠O/L变小(EC1提前角)，能够得到催化剂的初始温度上升促进效果。
而且，在步骤7中检测曲柄总旋转角度θ，在步骤8中判断所述θ是否比θ2大或与其相等。在此，判断成比θ2大或与其相等的情况下，在步骤9中，通过排气VEL1将排气门5的工作角控制在D2(EC2/EO2)。其结果是，第二燃烧气缸(#1气缸)中的燃烧后的气门重叠O/L稍扩大，由此，随着燃烧气体量稍增大，能够将在排气行程的最后行程附近排出的高浓度HC不排出到排气系统而返回进气系统，由此能够抑制HC的排出量。
在此，由于在排气门5的开启时期这一时刻还是小工作角D1，所以排气门5的开启时期保持EO1的状态，由此也能够与第一燃烧气缸(#2气缸)同样地使曲轴07的转速上升。
而且，在步骤10中检测所述θ，在步骤11中判断该θ是否比θ3大或与其相等。在此，判断为比θ3大或与其相等的情况下，在步骤12中，通过排气VEL1将排气门5的工作角控制在D3(EC3/EO3)。其结果是，第三燃烧气缸(#3气缸)中的燃烧后的气门重叠O/L进一步扩大，由此，随着燃烧气体量进一步增大，能够将排气行程的最后行程附近排出的高浓度HC不排出到排气系统而返回进气系统，由此能够抑制HC的排出量。
在此，由于在排气门5的开启时期这一时刻，工作角仍为中等工作角D2，所以排气门5的开启时期成为稍推进的EO2，由此，在燃烧温度还高的状态下，将大量的废气送向催化剂。由此，进一步加热催化剂并提高活性，从而，能够有效率地净化通过第三次燃烧增加的废气量(排放量)。另外，能够如上所述地降低油耗。
关于第四燃烧气缸(#4气缸)，与第三燃烧气缸(#3气缸)同样的气门重叠O/L变大，因此从大量的燃烧气体产生的高浓度HC不排出到排气系统而返回进气系统，从而能够提高废气排放性能。
在此，由于在排气门5的开启时期这一时刻，工作角也成为大工作角D3，所以排气门5的开启时期成为较大地推进的EO3。由此，在燃烧温度更高的状态下，将更大量的废气送向催化剂。由此，进一步加热催化剂并提高活性，从而能够有效率地净化通过第四次燃烧进一步增加的废气量(排放量)。另外，能够如前所述地降低油耗。
此外，第三燃烧气缸以后的排气门5的开启时期EO被进行提前角控制，第二次燃烧以后的气门重叠O/L的增加控制如前所述地还具有抑制内燃机转速剧增的效果。
而且，在步骤13中检测θ，在步骤14中判断θ是否比θ4大或与其相等。在此，若判断为比θ4大或与其相等的情况下，判断为内燃机的预热结束，完成启动控制。
然后，基于与内燃机运转条件相应的排气VEL1的工作映射图，从最小升程L1到最大升程L4连续地进行控制。
如上所述，能够实现活用了燃烧自行启动的、迅速且低排放的启动。
虽然在图11和图12中，示出了直到第四次燃烧(第四气缸)才结束启动气门正时变化的例子，但也可以使气门正时的变化速度降低，在启动控制区域的范围内，经过更多个燃烧周期之后，结束气门正时变化。这样，由于能够使可变气门装置的切换响应性延迟，所以能够抑制切换驱动能量，从而能够降低消耗的能量。
此外，在所述步骤3、5中，不进行燃烧自行启动而选择了通常启动的情况下，进入步骤15，通过所述驱动电机09开始转动曲轴。
而且，在步骤16中将排气门5变换控制在标准的中等工作角D2、通常的EO2、EC2，并开始燃料喷射及点火控制。
该情况下，由于曲轴07通过驱动电机09进行旋转，所以转速升高延迟，因此，在变换到大工作角D3(EO3、EC3)时，在转速没有充分升高的状态下，因排气门5的开启时期的大提前角(EO3)而导致内燃机转矩降低、因排气门5的关闭时期的大迟闭角(EC3)产生的气门重叠O/L大的期间而导致向缸内取入过多的残留气体。由此，产生内燃机燃烧的不稳定和内燃机失速(转速降低)，因此不变换到大工作角D3(EO3、EC3)，而变换到标准的中等工作角D2、通常的EO2、EC2。
换言之，作为燃烧自行启动若进行前述的燃烧自行启动控制，则转速升高提前，因此在后期燃烧气缸中能够使用大工作角D3(EO3、EC3)，从而能够进行催化剂的充分加热，使高浓度HC不排出到排气系统而返回进气系统，由此能够抑制HC的排出量，从而还能够得到低排放效果，并且还能够得到降低油耗的效果。
在此，说明了转速升高提前，但过度地变快而产生的内燃机转速剧增的现象如前所述地通过后半程的EVO的提前角控制、O/L的增大控制来抑制。
再返回通常启动的流程图，在步骤17中检测曲柄总旋转角度θ，在步骤18中判断θ是否超过规定值θ0或与其相等，判断为超过规定值θ0或与其相等的情况下，判断为燃烧稳定，在步骤19中，切断向驱动电机09的通电。
然后，通过燃烧维持内燃机的旋转，在步骤20中检测内燃机温度T，在步骤21中判断温度T是否超过规定温度T0或与其相等，若为否，则返回步骤20，若判断为超过规定温度T0或与其相等，则结束启动控制。
〔第二实施方式中的排气门和进气门的开闭时期控制〕
本实施方式不通过排气VEL1而通过所述排气VTC2和进气VTC3进行排气门5的开启时期EO变化和气门重叠O/L的变化。也就是说，在该实施方式中，不安装排气VEL1，而在排气侧安装有表示恒定升程特性的以往的固定气门。
图13表示通过进气门4和排气门5的所述各VTC2、3实施的开闭正时，排气VTC2为最大迟闭角的情况下，如图13所示，排气门5的开启时期/关闭时期成为EO1/EC1。同样地，在中间升程相位成为EO2/EC2，在最大提前角成为EO3/EC3。
进气VTC3为最大迟闭角的情况下，如图13所示，进气门开启时期/关闭时期成为IO1/IC1。同样地，在中间升程相位成为IO2/IC2，在最大提前角成为IO3/IC3。
随着对所述排气VTC2和进气VTC3进行提前角控制，气门重叠O/L逐渐扩大，这是因为进气VTC3这一方的提前角变换角相对地大。
图14表示时序控制说明图，与第一实施方式的图10同样地是四气缸内燃机，点火顺序也相同。在该图14中，在开始启动控制之前的内燃机停止状态下，在膨胀气缸停止的气缸是例如#2气缸，时序地总结各气缸的周期工作和进气门4、排气门5的工作。
排气门5的开启时期EO的控制和气门重叠O/L期间的控制模式也与第一实施方式相同，因此简要说明。
横轴是以#2气缸压缩TDC(上止点)为基准取得曲柄总旋转角度θ。纵轴是从上开始根据点火顺序以#2气缸-#1气缸-#3气缸-#4气缸的顺序取得气缸。在内燃机停止的状态下，θ处于90°附近(纵向虚线)。
此时，在进气门4、排气门5双方都关闭的#2气缸、#1气缸中，大气压从活塞05的外周面侧的间隙进入，缸内压成为大致大气压。
然后，满足启动条件时，在膨胀气缸(#2气缸)中，进行燃料喷射，然后进行点火，通过其燃烧压力本身使曲轴旋转(燃烧自行启动)。
但是，该初次燃烧较弱。这是因为气缸内空气容积理论上只有每个气缸的排气量的大约一半，缸内压只是大气压左右。因此，通过该初次燃烧，不容易克服下一个气缸(#1气缸)超过压缩上止点时的反作用力以使曲轴07旋转。
因此，排气VTC2的默认位置为最大迟闭角，使排气门5的开启时期(EO1)最大限度地向下止点侧延迟。即，由于使燃烧压力释放的期间(EVO)延迟，尽管是该力量不足的燃烧压力，也作为动力效率良好地作为驱动转矩取出到曲轴07，能够使曲轴07的转速升高提前，并且能够可靠地使下一个气缸(#1气缸)超过压缩上止点。
另一方面，由于之后的排气门5的关闭时期(EC1)处于最大迟闭角，所以超过上止点(TDC)并延迟。
在此，进气VTC3默认成为最大迟闭角，进气门4的开启时期(IO1)的迟闭角度超出EC1的迟闭角度，IO1和EC1之间的气门重叠O/L的期间变小(以至于成为零或为负)。通过该小O/L期间，能够得到与第一实施方式同样的催化剂的初始温度上升效果。
然后，下一个第二燃烧气缸(#1气缸)与第一实施方式同样地与第一次燃烧(初次燃烧)相比，成为压缩压力稍高(有效压缩比约5，缸内压左右)、且燃烧压力稍变大但不充分的状态。因此，刚燃烧之后的排气门5的关闭时期如图14所示地维持EO1。由此，将不充分的燃烧压力作为动力效率良好地作为驱动转矩取出到曲轴，进而能够使曲轴07的转速升高提前。
而且，曲柄总旋转角度θ达到处于360°和540°的中程的θ2(紧接着第四燃烧气缸的IC1之后)时，发送排气VTC2、进气VTC3都向中间相位切换的信号。基于此，排气门5的关闭时期被提前到EC2，进气门4的开启时期被提前到IO2，关闭时期被提前到IC2。因此，关于该第二燃烧气缸，在排气门开启时期为EO1的状态下，关闭时期成为EC2。
该排气门5的关闭时期被延迟到EC2，由此在其与下一个进气门4的开启时期IO2之间产生中等程度的气门重叠O/L期间。由此，在排气行程的最后行程附近，使利用活塞03推起而排出的高浓度HC不排出到排气系统而一定程度地返回进气系统。由此，在下一次燃烧(第六次燃烧)中使该高浓度HC再燃烧，从而能够抑制HC的排出量。
另一方面，通过该中等程度的气门重叠O/L期间，向催化剂流动的废气的绝对量稍降低，但存在由初次燃烧产生的催化剂的初始预热效果，能够与前述的高浓度HC的减少效果相应地净化废气的排放。在此，虽然是中等程度的气门重叠O/L期间，但也可以在EC1、IO1的状态下继续小O/L期间，使向催化剂流动的废气的绝对量增加，进一步提高初始预热效果。
以下，关于第三燃烧气缸(#3气缸)，成为比第一次燃烧、第二次燃烧高的缸内压，而且废气量也增加。因此，由于曲轴07的驱动转矩也提高，所以排气门5的开启时期稍提前地成为EO2，在燃烧温度还高的状态下，将大量的废气送向催化剂。由此，进一步加热催化剂并提高活性，而且，能够有效率地净化通过第三次燃烧增加的废气量(排放量)。
在此，排气门开启时期变化到EO2是因为在前述的θ2阶段向排气VTC2输出中间相位的切换信号。
而且，θ成为θ3(紧接着第一燃烧气缸的IC2之后)时，再向排气VTC2、进气VTC3输出向最大提前角变换的变换信号。由此，排气门开启时期维持EO2而关闭时期延迟到EC3，进气门4的开闭时期延迟到开启时期IO3和关闭时期IC3。由此，关于第三次燃烧后的O/L，EC3和IO3之间的气门重叠O/L成为大期间。
因此，使在排气行程末期从第三次燃烧产生的大量废气排出的高浓度的HC，通过该大O/L有效率地返回进气系统，使其再次燃烧(第七次燃烧)，由此能够减少从内燃机向催化剂排出的HC排放量。与这种情况和前述的排气门5的开启时期提前角(EO2)产生的催化剂活性化相应地能够充分减少排放。而且，能够得到与第一实施方式同样的降低油耗的效果。
以下，对第四燃烧气缸(#4气缸)进行说明。
在内燃机停止的θ90°附近，处于排气行程中途。内燃机开始旋转时，活塞03朝向上止点(TDC)上升，将处于缸内的空气通过排气门向排气系统排出，然后，活塞03从TDC下降时，从进气门4吸入空气。在此，能够从TDC附近在全冲程中，最大限度地吸入空气。
因此，由于能够吸入比第三燃烧气缸多的大量空气，还能够在全冲程中进行压缩，所以燃烧压力和废气量也进一步增加。
在此，虽然是进气门4、排气门5的开闭正时，但处于θ3之后，分别成为最大提前角位置EO3、EC3、IO3、IC3。即，由于排气门5的关闭时期充分提前到EO3，因此将温度高的废气大量地送入催化剂，从而实现催化剂的进一步活性化。另外，由于与第三燃烧气缸同样地成为大O/L期间，所以使在排气行程末期从第四次燃烧产生的大量废气排出的高浓度HC通过该大O/L有效率地返回进气系统，使其再次燃烧(第八次燃烧)，从而能够减少从内燃机向催化剂排出的HC排放量。与这种情况和前述的排气门5的开启时期提前角(EO3)产生的催化剂活性化相应地能够充分提高废气排放性能。另外，降低油耗的效果与第一实施方式相同。
另外，排气门5的开启时期在第三次燃烧中延迟到EO2，在第四次燃烧中延迟到EO3，因此在前述效果的基础上，还能够通过提前开启排气门5使燃烧气体释放来抑制在由燃烧启动引起的迅速启动的后行程中内燃机转速剧增的情况，这与第一实施方式相同。
而且，第二次燃烧以后，使气门重叠O/L从中等开始向大O/L扩大。由此，在各燃烧气缸的下一次燃烧即第六次燃烧以后，由于吸入空气中的燃烧气体比率提高，所以能够抑制燃烧转矩并防止内燃机转速剧增，这也与第一实施方式相同。
以上效果与前述图11所示的内容相同。
而且，由于第四燃烧气缸中的即将燃烧之前的进气门关闭时期如图14所示地成为最大迟闭角，所以能够抑制吸入过多的空气，相比第一实施方式能够进一步抑制内燃机转速剧增。相反，第五次燃烧以后，由于接近IC2、IC3和下止点，所以能够防止剧增，还能够提高空气填充效率而提高完全燃烧性能。
图15表示本实施方式的控制器22的启动控制的流程图。
在步骤21中，内燃机停止时的排气门5的开闭正时通过排气VTC2被保持在默认位置，也就是说利用螺旋弹簧55、56的弹力被保持在EO1/EC1，并且进气门4的开闭正时通过进气VTC3的螺旋弹簧被保持在IO1/IC1。
然后，在步骤22中，判断是否满足启动条件，若为否，则直接返回，若为是，则进入步骤23，在此，判断是否满足燃烧自行启动条件。也就是说，例如，若内燃机温度T为规定温度以下(冷机时)，则选择为否，进入步骤35，并选择驱动电机09主体的通常启动，若超过规定温度，则选择为是，选择燃烧自行启动并进入步骤24。
在该步骤24中，通过曲柄角度传感器等检测膨胀行程气缸即第一燃烧气缸，检测以该气缸的压缩上止点(TDC)为基准的曲柄总旋转角度θ。
而且，在步骤25中，确认所述θ是否处于90°附近的规定范围θ1(例如60°～120°)内。若为否，判断为可靠性高的燃烧自行启动困难，进入步骤35，并选择所述驱动电机09主体的通常启动。另一方面，若为是，则进入步骤26，开始具体的燃烧自行启动控制。
排气VTC2预先机械地被保持在EO1/EC1(最大迟闭角)，进气VTC3预先机械地被保持在IO1/IC1(最大迟闭角)，但开始旋转时，有可能因负荷变动等而错位，因此输出通过排气VTC2将排气门5开闭时期控制在EO1/EC1的信号和通过进气VTC3将进气门4开闭时期控制在IO1/IC1的信号。接着，向第一燃烧气缸(#2气缸)的缸内喷射燃料和点火。由此，在第一燃烧气缸中，能够通过前述的排气门5的开启时期迟闭角(EO1)使曲轴07的转速上升。
在第一燃烧气缸中，通过使O/L变小(EC1提前角)，能够得到催化剂的初始温度上升的促进效果(前述)。
而且，在步骤27中检测所述θ，在步骤28中判断θ是否达到θ2，没达到的情况下返回，判断为达到θ2的情况下，在步骤29中将排气VTC2及进气VTC3控制在中间相位(EO2/EC2、IO2/IC2)。其结果是，第二燃烧气缸中的燃烧后的O/L稍扩大，由此，随着燃烧气体量稍增大，能够将排气行程的最后行程附近排出的高浓度HC不排出到排气系统而返回进气系统，从而能够抑制HC的排出量。
在此，由于在排气门5的开启时期这一时刻仍为最大迟闭角，所以在排气门5的开启时期为EO1的状态下，也能够与第一燃烧气缸同样地使曲轴07的转速上升。
而且，在步骤30中检测所述θ，在步骤31中判断θ是否达到θ3，判断为达到θ3的情况下，在步骤32中，通过排气VTC2将排气门5的开闭时期控制在最大提前角(EO3/EC3)，并通过进气VTC3将进气门4的开闭时期也控制在最大提前角(IO3/IC3)。
其结果是，第三燃烧气缸中的燃烧后的气门重叠O/L进一步扩大，由此，随着燃烧气体量进一步增大，能够将排气行程的最后行程附近排出的高浓度HC不排出到排气系统而返回进气系统，从而能够抑制HC的排出量。
在此，由于在排气门5的开启时期这一时刻仍为中间相位，所以排气门5的开启时期是稍微推进的EO2，由此，在燃烧温度还高的状态下，将大量的废气送向催化剂。由此，进一步加热催化剂并提高活性化，从而能够有效率地净化通过第三次燃烧增加的废气量(排放量)，并且得到与第一实施方式同样的降低油耗的效果。
关于第四燃烧气缸，是与第三燃烧气缸同样的大O/L，将从更大量的燃烧气体产生的高浓度HC不排出到排气系统而返回进气系统，从而能够抑制HC排放。
在此，排气门5的开启时期是较大地推进的EO3，由此，在燃烧温度更高的状态下，将更大量的废气送向催化剂。由此，进一步加热催化剂并提高活性，从而能够有效率地净化通过第四次燃烧进一步增加的废气量(排放量)，并且得到与第一实施方式同样的降低油耗的效果。
而且，在步骤33中检测所述θ，在步骤34中判断θ是否达到θ4，判断为达到θ4的情况下，判断为内燃机的预热结束并结束启动控制。
然后，基于与运转条件相应的排气VTC2、进气VTC3的各工作映射图，从最大迟闭角到最大提前角的范围分别进行控制。
如上所述能够实现活用了燃烧自行启动的、内燃机转速的升高提前且低排放、低油耗的启动。在此，说明了内燃机转速的升高提前的情况，但因过度变快而导致内燃机转速剧增的现象如前所述地通过IVC迟闭角控制、后半程的EVO提前角控制、O/L增大控制来抑制。
此外，在步骤23、25中，不进行燃烧自行启动而选择通常启动的情况下，进入步骤35，通过所述驱动电机09开始转动曲轴。而且，在步骤36中，变换到标准的中间相位即通常的EO2、EC2、IO2、IC2，并开始喷射燃料及点火控制。
该情况下，由于曲轴通过驱动电机09进行旋转，所以转速升高延迟，因此，在变换到最大提前角(EO3、EC3、IO3、IC3)时，在转速没有充分升高的状态下，因排气门开启时期的大提前角(EO3)而导致内燃机转矩降低、因大O/L期间而导致向缸内取入过多的残留气体。由此，产生内燃机燃烧不稳定和内燃机失速(转速降低)，因此不变换到最大提前角，而变换到标准的中间相位。换言之，若作为燃烧自行启动进行前述的燃烧自行启动控制，则转速升高提前，因此在后期燃烧气缸中能够使用最大提前角(EO3、EC3、IO3、IC3)，故能够实现充分的催化剂预热，并且通过将高浓度HC不排出到排气系统而返回进气系统，能够抑制HC排放，从而能够获得低排放效果。另外，还能够获得与第一实施方式相同的降低油耗的效果。
再返回通常启动部的流程图，但由于步骤37～41与此前的图12的步骤17～21相同，所以省略说明。
本发明不限于上述实施方式的结构，只要在不脱离本发明的主旨即启动控制时的排气门5的开启时期变化控制、气门重叠变化控制的范围内，也可以是任意的可变气门装置。例如，前述的VTC可以不采用液压驱动，而采用电动驱动。这样，能够提高启动初始的响应性，实现更迅速的启动。另外，由于能够在内燃机停止的状态进行变换，所以能够提高启动初始的气门正时的精度。
另外，本发明不限于通常的汽车用内燃机，也可以适用于混合动力车用内燃机。该情况下，电动机伴随自行驶开始的内燃机启动而急加速时，通过燃烧自行启动来降低电动机的曲轴转动负荷，不存在伴随着内燃机启动的车辆驱动转矩的过渡性下降，能够实现进一步的加速性。
另外，本实施方式关于四气缸内燃机中不使用曲轴停止位置控制的结构进行了说明，但将图1所示的驱动电机09等作为曲轴停止位置控制构件而使用，将停止位置的θ精度良好地控制在90°附近，则启动性更稳定。另外，也可以不是四缸，若是例如三缸，气缸间隔不是180°而扩大到240°，因此使图9中的停止位置θ从90°附近转移到120°附近。或者，也可以控制曲轴停止位置控制构件，与四缸同样地使停止位置θ处于90°附近。这种方法也能够适用于两缸内燃机。即，只要是两缸以上，无论气缸数多少都能够适用本发明。
另外，排气门的开闭时期等气门正时可以正好是开始点、结束点本身，但由于在升程开始部和结束部设定有微小升程的重叠区间，因此也可以是除上述点之外的点。后者的情况下，意味着实质的吸入开始点、结束点，因此能够进一步提高效果。
关于与所述实施方式相应的权利要求保护范围之外的发明的技术思想进行以下说明。
〔技术方案a〕如技术方案1所述的内燃机的控制器，其特征在于，所述控制器以使所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门关闭时期接近活塞上止点的方式进行控制。
根据本发明，由于排气门和进气门的重叠变小，所以废气不会返回进气侧，能够有效率地初始加热催化剂。
〔技术方案b〕如技术方案a所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，使所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间为零或为负。
〔技术方案c〕如技术方案1所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，在紧接着所述第一气缸之后进行燃烧的第二气缸的、燃烧后到来的最初的排气门开启时期与所述第一气缸同样地接近活塞下止点。
〔技术方案d〕如技术方案c所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述控制器以使所述第二气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间比所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间大的方式进行控制。
〔技术方案e〕如技术方案d所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述第二气缸的、燃烧后到来的最初的排气门工作角比所述第一气缸的排气门工作角大。
〔技术方案f〕如技术方案d所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述控制器以使所述第二气缸之后进行燃烧的第三气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门开启时期比活塞下止点提前的方式进行控制。
〔技术方案g〕如技术方案d所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述控制器以使所述第二气缸之后进行燃烧的第三气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间比所述第二气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间大的方式进行控制。
〔技术方案h〕如技术方案g所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述第三气缸的、燃烧后到来的最初的排气门工作角比所述第二气缸的排气门工作角大。
〔技术方案i〕如技术方案g所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述控制器以使所述第三气缸之后进行燃烧的第四气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门开启时期比所述第三气缸的、燃烧后到来的最初的排气门期间提前的方式进行控制。
〔技术方案j〕如技术方案i所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述第四气缸的、燃烧后到来的最初的排气门工作角比所述第三气缸的排气门工作角大。
〔技术方案k〕如技术方案e、h或j中的任一项所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，排气门工作角的扩大在排气门从开启到关闭这期间实施。
〔技术方案l〕如技术方案1所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，在内燃机停止时，所述控制器以使最初进行燃烧的第一气缸的、最初的排气门开启时期接近活塞下止点的方式进行控制。
〔技术方案m〕如技术方案1所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，在内燃机停止时，所述控制器以使最初进行燃烧的第一气缸的、最初的排气门开启时期接近活塞下止点的方式进行控制。
〔技术方案n〕如技术方案1所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，在内燃机的温度为规定以下的情况下，中止排气门的控制。
〔技术方案o〕如技术方案1所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，至少控制进气门开启时期，从而使所述第一气缸之后进行燃烧的规定气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间可变。
〔技术方案p〕如技术方案3所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于，适用于将燃料向燃烧室直接喷射并点火而启动的内燃机。
〔技术方案q〕如技术方案3所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于，在内燃机停止时，稳定地保持在所述第一气缸的排气门开启时期接近活塞下止点且所述第一气缸的排气门关闭时期接近活塞的上止点的位置。
根据本发明，在内燃机停止时，使排气门的开闭时期默认处于适于再启动的位置，从而使再启动性提高。
〔技术方案r〕如技术方案3所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于，适用于不根据驾驶员意愿地使内燃机停止及启动的内燃机。
本发明适用于怠速熄火车辆和所谓混合动力车。
〔技术方案s〕如技术方案3所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于，在内燃机停止时，也能够使排气门特性可变。

Claims (8)

1.一种可变气门装置的控制器，对具有多个气缸的内燃机所使用的可变气门装置进行控制，其特征在于，
在所述内燃机启动时，所述控制器以使最初进行燃烧的第一气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门开启时期接近活塞下止点的方式进行控制，并且，
所述控制器以使所述第一气缸之后进行燃烧的规定气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间比所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间大的方式进行控制。
2.如权利要求1所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述控制器以使所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门关闭时期接近活塞上止点的方式进行控制。
3.如权利要求2所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间为零或为负。
4.如权利要求1所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，紧接着所述第一气缸之后进行燃烧的第二气缸的、燃烧后到来的最初的排气门开启时期与所述第一气缸同样地接近活塞下止点。
5.如权利要求4所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述控制器以使所述第二气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间比所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间大的方式进行控制。
6.如权利要求5所述的可变气门装置的控制器，其特征在于，所述第二气缸的、燃烧后到来的最初的排气门工作角比所述第一气缸的排气门工作角大。
7.一种可变气门装置的控制器，对具有多个气缸的内燃机所使用的可变气门装置进行控制，其特征在于，
所述控制器以使最初进行燃烧的第一气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门的开启时期延迟的方式进行控制，并且，
所述控制器以使所述第一气缸之后进行燃烧的规定气缸的、最初的燃烧后的废气返回进气侧的方式进行控制。
8.一种内燃机的可变气门装置，使具有多个气缸的内燃机的气门特性可变，所述内燃机的可变气门装置的特征在于，
在所述内燃机启动时，最初进行燃烧的第一气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门的开启时期接近活塞下止点，并且，
所述第一气缸之后进行燃烧的规定气缸的、所述燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间比所述第一气缸的、燃烧后到来的最初的排气门和进气门的重叠期间大。
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